1.4不均勻電場重氣體放電的特點(diǎn).ppt

1、第四節(jié) 不均勻電場中氣體放電的特點(diǎn),稍不均勻電場和極不均勻電場的放電特征 電暈放電 極不均勻電場的放電過程,一、稍不均勻電場和極不均勻電場的放電特征,均勻電場是一種少有的特例，在實(shí)際電力設(shè)施中常見的卻是不均勻電場。 為了描述各種結(jié)構(gòu)的電場不均勻程度，可引入一個(gè)電場不均勻系數(shù)f，表示為：,二、電暈放電,由于電場強(qiáng)度沿氣隙的分布極不均勻，因而當(dāng)所加電壓達(dá)到某一臨界值時(shí)，曲率半徑較小的電極附近空間的電場強(qiáng)度首先達(dá)到了起始場強(qiáng)E0，因而在這個(gè)局部區(qū)域出現(xiàn)碰撞電離和電子崩，甚至出現(xiàn)流注，這種僅僅發(fā)生在強(qiáng)場區(qū)（小曲率半徑電極附近空間）的局部放電稱為電暈放電。,暈放電的起始電壓一般用經(jīng)驗(yàn)公式來推算，流傳最廣

2、的是皮克公式，電暈起始場強(qiáng)近似為：,在雨、雪、霧天氣時(shí)，導(dǎo)線表面會(huì)出現(xiàn)許多水滴，它們?cè)趶?qiáng)電場和重力的作用下，將克服本身的表面張力而被拉成錐形，從而使導(dǎo)線表面的電場發(fā)生變化，結(jié)果在較低的電壓和電場強(qiáng)度下就會(huì)出現(xiàn)電暈放電。,電暈放電的危害 電暈放電引起的光、聲、熱等效應(yīng)使空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，都會(huì)消耗一定的能量。電暈損耗是超高壓輸電線路設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的因素，壞天氣時(shí)電暈損耗要比好天氣時(shí)大得多。,電暈放電中，由于電子崩和流注不斷消失和重新出現(xiàn)所造成的放電脈沖會(huì)產(chǎn)生高頻電磁波，從而對(duì)無線電和電視廣播產(chǎn)生干擾。 電暈放電還會(huì)產(chǎn)生可聞噪聲，并有可能超出環(huán)境保護(hù)所容許的標(biāo)準(zhǔn)。,降低電暈的方法： 從根本上設(shè)法限制

3、和降低導(dǎo)線的表面電場強(qiáng)度。 在選擇導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)和尺寸時(shí)，應(yīng)使好天氣時(shí)電暈損耗接近于零，對(duì)無線電和電視的干擾應(yīng)限制到容許水平以下。 對(duì)于超高壓和特高壓線路的分裂線來說，找到最佳的分裂距，使導(dǎo)線表面最大電場強(qiáng)度值最小。,電暈放電的有利之處： 在列舉電暈放電所引起的危害之后，也應(yīng)提到它有利的一面，例如： 在輸電線上傳播的雷電電壓波因電暈放電而衰減其幅值和降低其波前陡度。 操作過電壓的幅值也會(huì)受到電暈的抑制。 電暈放電還在除塵器、靜電噴涂裝置、臭氧發(fā)生器等工業(yè)設(shè)施中得到廣泛應(yīng)用。,三、極不均勻電場的放電過程,極性效應(yīng) 在極不均勻電場中，放電一定從曲率半徑較小的那個(gè)電極表面開始，與該電極極性無關(guān)。但后來的

4、發(fā)展過程、氣隙的電氣強(qiáng)度、擊穿電壓等都與該電極的極性有密切的關(guān)系。極不均勻電場中的放電存在著明顯的極性效應(yīng)。,決定極性要看表面電場較強(qiáng)的那個(gè)電極所具有的電位符號(hào)： 在兩個(gè)電極幾何形狀不同時(shí)，極性取決于曲率半徑較小的那個(gè)電極的電位符號(hào)，如“棒-板”氣隙。 在兩個(gè)電極幾何形狀相同時(shí)，極性取決于不接地的那個(gè)電極上的電位，如“棒-棒”氣隙。,下面以電場極不均勻的“棒-板”氣隙為例，從流注的概念出發(fā)，說明放電的： 發(fā)展過程 極性效應(yīng),（一）正極性 如圖所示，棒極帶正電位時(shí)， 電子崩頭部的電子到達(dá)棒極 后即將被中和 ，棒極附近強(qiáng) 場區(qū)內(nèi)的電暈放電將在棒極 附近空間留下許多正離子。,這些正離子雖朝板 極移動(dòng)

5、，但速度很 慢而暫留在棒極附近。,這些正空間電荷削弱了棒極 附近的電場強(qiáng)度，而加強(qiáng)了 正離子群外部空間的電場， 因此當(dāng)電壓進(jìn)一步提高，隨 著電暈放電區(qū)的擴(kuò)展，強(qiáng)場 區(qū)亦將逐漸向板極方向推進(jìn)， 因而放電的發(fā)展是順利的。,（二）負(fù)極性 如圖1-13（a）所示： 棒極負(fù) 極性時(shí)，電子崩將由棒極表面 出發(fā)向外發(fā)展，崩頭的電子在 離開強(qiáng)場（電暈）區(qū)后，雖不 能再引起碰撞電離，但仍繼續(xù) 往板極運(yùn)動(dòng)。,在圖1-13（b）中 ：留在棒極 附近的也是大批正離子，這時(shí) 它們將加強(qiáng)棒極表面附近的電 場而削弱外圍空間的電場，電 場情況如圖1-13（c）所示。,所以，當(dāng)電壓進(jìn)一步提高時(shí)， 電暈區(qū)不易向外擴(kuò)展，整個(gè)氣 隙擊穿將是不順利的，因而這 時(shí)氣隙的擊穿電壓要比正極性 時(shí)高得多，完成擊穿過程所需 的時(shí)間也要比正極性時(shí)長得多。,輸電線路和電氣設(shè)備外絕緣的空氣間隙大都屬于極不均勻電場的情況，所以在工頻高電壓的作用下，擊穿發(fā)生在外加電壓為正極性的那半周內(nèi)。 在進(jìn)行外絕緣的沖擊電壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，也往往施加正極性沖擊電壓，因?yàn)榇藭r(shí)